Содержание
Константин Новоселов о графене и российских ученых
Наука
Лауреат Нобелевской премии по физике Константин Новоселов рассказал о своей совместной работе с учеными из России и показал корреспонденту «Газеты.Ru», как с помощью скотча получить графен из графита.
Третий международный форум по нанотехнологиям «Форум Роснанотех» ознаменовался присутствием на нем лауреата Нобелевской премии по физике 2010 года Константина Новоселова. Он принял участие в двух мероприятиях, которые состоялись при полном аншлаге.
«В России всегда любили юродивых»
Лауреат Нобелевской премии по физике Андрей Гейм объяснил, почему до сих пор он не запатентовал графен, и…
11 октября 11:00
Сначала Новоселов выступил с докладом «Графен: физика и практические применения» в рамках научно-технологической программы форума в секции «Наноматериалы». В ходе этого доклада ученый рассказал о ряде уникальных свойств, которыми обладает графен, и возможности использования этих свойств.
После этого выступления состоялась, как назвали организаторы, пресс-лекция «Получение графена из графита». В ходе этого мероприятия был продемонстрирован опыт, в ходе которого из графита, налепленного на скотч, получается графеновая пленка. Корреспонденту «Газеты.Ru» была предоставлена честь занять одну из трех лабораторных установок, которая включала в себя скотч, ножницы и небольшой кусок графита. Как известно, для получения графена нужно налепить скотч на графит и раз за разом отдирать тонкие пленки графита, пока не будет получена однослойная пленка, которую затем нужно перенести со скотча на подложку. Поскольку подходящей кремниевой подложки с естественным оксидом на поверхности в помещении не было даже у Новоселова, то нобелевский лауреат предложил использовать экран мобильного телефона.
Как пошутил Новоселов, для того, чтобы перенести графеновую пленку со скотча на подложку, нужно оказывать давление в течение десяти минут и лучше всего просто положить пятый или седьмой том знаменитого учебника по теоретической физике Ландау и Лившица.
После этого своеобразного мастер-класса Константин Новоселов ответил на несколько вопросов.
Графен поставил точку на транзисторах
Учёные создали на основе графена миниатюрный транзистор, работающий при комнатной температуре, и попутно…
25 апреля 14:04
— Сотрудничаете ли вы с учеными Сибири? Если да, то как и с кем?
— У нас хорошие связи. Сегодня на этом форуме будет доклад Виктора Принца, мы с ним общаемся хорошо. У нас выходит совместная статья с учеными из Новосибирска, мы с ними работаем над химической модификацией графена.
— Почему ваши студенты открыли фирму?
— Основная причина, по которой мы попросили их этим заняться, потому что ребята в лаборатории расслабились. Они делают хорошую публикацию, например, в Nature, в первый год работы и думают, что всего достигли. Мы рекомендовали открыть компанию. Никакого моего вклада или вклада Андрея Гейма в эту компанию нет, они сделали все сами. Как мы с ними сотрудничаем?
Было условие, что они делают это абсолютно бесплатно, пока не заработают свои первые 10 тысяч фунтов.
Пока этого не произошло.
— Есть ли у вас предложения о разработке технологического производства?
— У нас нет патента на этот материал. Я уверен, что есть большое количество людей, у которых такие патенты есть, поэтому с нас взятки гладки. К нам не обращаются по вопросам коммерциализации. Огромное количество компаний — IBM, Samsung — ведут активные разработки в этом направлении, так что коммерциализация идет и очень быстро.
«Нобеля» получили русские физики
Подданные Нидерландов Андрей Гейм и Великобритании Константин Новоселов, у которого есть и российское…
06 октября 12:59
— Как вы думаете, когда графен начнет широко применяться и сможет, например, вытеснить кремний в микроэлектронике?
— Это вопрос сложный, и даже неправильно его так задавать. В настоящее время не стоит альтернатива — кремний или графен. Это тема отдельной лекции. Если мы опустим вопрос про соревнование кремния и графена, то Samsung планирует выпустить мобильные телефоны с использованием графена в 2012 году.
Давайте использовать эту дату как реперную точку.
— Как вы оцениваете развитие исследований в Институте проблем технологии микроэлектроники (ИПТМ) в Черноголовке, где вы работали? Как вы поддерживаете связи с коллегами? Планируете ли посетить Черноголовку?
— Связи у нас очень плотные. Сережа Морозов из ИПТМ с нами постоянно участвует в научной работе, часть экспериментов делается в Черноголовке, а часть — в Манчестере. Нам очень приятно быть с ними в коллаборации. В принципе, мне бы не хотелось заставлять людей заниматься графеном. Ученые вольны выбирать себе тему сами, и я никого не собираюсь агитировать заниматься графеном. В Черноголовке в последний раз я был этим летом, сейчас, к сожалению, заехать не получится, но я там бываю регулярно.
«На фига я России нужен?»
В эксклюзивном интервью «Газете.Ru» лауреат Нобелевской премии по физике Андрей Гейм прокомментировал…
11 октября 07:51
— После присуждения вам Нобелевской премии вас звали вернуться в Сколково, но вы ответили отказом…
— Вы знаете, меня не звали в Сколково.
Я всегда готов сотрудничать с лучшими учеными по всему миру. Огромное количество замечательных людей работает по всему миру и в России.
От сотрудничества с Россией я никогда не отказывался.
И наше сотрудничество с Сережей Морозовым тому подтверждение.
— Есть информация, что с вами хотел встретиться глава «Роснано» Анатолий Чубайс. Состоялась ли уже эта встреча?
— Она еще не состоялась, но состоится попозже. С удовольствием встречусь с ним.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Картина дня
Военная операция РФ на Украине. День 260-й
Онлайн-трансляция военной спецоперации РФ на Украине — 260-й день
«Еще одна победа Украины». Как в мире отреагировали на отвод войск из Херсона
В МО РФ заявили, что отвод войск на левый берег Днепра идет в строгом соответствии с планом
Звезда сериалов про полицию.
Умер актер Андрей Стоянов
Бывший муж Елены Берковой актер Андрей Стоянов скончался в Москве на 49-м году жизни
Российские военные установили контроль над селом Павловка
Суд арестовал депутата Мирзоева, владеющего сгоревшим клубом «Полигон»
Сунак обсудил с Зеленским поддержку Украины и предоставление тысячи ракет
Власти Запорожской области сообщили о взрывах в Мелитополе
Новости и материалы
В Белом Доме заявили о возможном выделении дополнительной помощи Киеву на этой неделе
В сети опубликованы десятки фото со связанными воспитанниками Бутурлиновского детдома
На российский рынок вышла компания Корпуса стражей исламской революции
Форвард «Питтсбурга» заявил, что вложил весь свой вес в силовой прием против Овечкина
Польша ввела санкции в отношении командира спецназа «Ахмат» Алаудинова
Клава Кока спровоцировала слухи о помолвке с блогером Артуром Кисловским
Рогов заявил о десятках погибших боевиков «Азова»* при попытке атаки на Запорожском направлении
Геймеры пожаловались на самую дорогую версию игры God of War: Ragnarok
Блогерше из Таиланда, съевшей суп из летучей мыши, грозит тюремное заключение
Глава МИД Конго назвал лицемерием поставки зерна в Европу, а не в Африку
Такси с семью людьми перевернулось у стен кремля в Нижнем Новгороде
В Татарстане детей перевозили в багажнике автомобиля
Названы имена популярных российских артистов, которые будут выступать в новогоднюю ночь
Зеленский сообщил о новом разговоре с Риши Сунаком
Олеся Носова займет пост главреда «Комсомольской правды» на постоянной основе
Смартфоны Xiaomi избавят от главного недостатка
Хоккеист «Коламбуса» Гавриков рассказал об отношении к себе после 24 февраля
Режиссер байопика о «Короле и Шуте» заявил, что считает творчество группы недооцененным
Все новости
Атомная подводная лодка «Генералиссимус Суворов» готовится к переходу на Тихий океан
Новая подлодка класса «Борей-А» пополнит состав ВМФ России
«Вышел на встречку».
Основатель украинской «Руси единой» погиб в Крыму
Экс-депутат Рады Алексей Ременюк погиб в ДТП после полицейской погони в Симферополе
Рейс из Бишкека, Lexus и миллионы долларов. Что известно об ограблении в Домодедово
В аэропорту Домодедово подтвердили факт ограбления на привокзальной площади
«С Запада на Восток». ЕС будет готовиться к быстрой переброске войск к границам России
Боррель призвал увеличить возможности ЕС быстрой переброски на восток военной техники
5 причин сходить на премьеру «Лабиринт» в Большом театре
В ноябре в Большом театре состоится премьера балетной программы «Лабиринт»
Лозунг «Жыве Беларусь» уравняли с нацистским «Хайль Гитлер».
Хотя в 90-х ему аплодировал Лукашенко
МВД Белоруссии признал нацистской символикой восклицание «Жыве Беларусь» с поднятой рукой
Дорогой Леонид Ильич: 40 лет назад умер Брежнев
Новая драма в мире криптовалют: почему биткоин просел ниже $16 тысяч
Крупнейшая криптобиржа Binance отказалась поглощать своего конкурента FTX
«Валидол, валокордин и корвалол – чистой воды плацебо»: кардиолог рассказал о рисках инфаркта
Кардиолог Картина: признаки инфаркта – сильная загрудинная боль, холодный липкий пот, трудности с дыханием
Путин и Зеленский не поедут на саммит G20 в Индонезии. Теперь уже официально
В Кремле подтвердили, что российскую делегацию на саммите «двадцатки» возглавит Лавров
Тест: угадайте актера из популярного советского фильма по усам и шляпе
Вспомните, как выглядели артисты в известных советских кинокартинах
«Моя мама убила меня, попросив за работу с внуками зарплату»
Менеджер из Москвы – о странном требовании своей матери
Как добыть God of War: Ragnarok полностью на русском языке
Диски с God of War: Ragnarok полностью на русском языке появились в ОАЭ, Польше и на Украине
Российские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов стали лауреатами Нобелевской премии
Подданные Нидерландов Андрей Гейм и Великобритании Константин Новоселов, у которого есть и российское гражданство, стали лауреатами Нобелевской премии по физике 2010 года за создание уникального углеродного материала — графена.
Графен поставил точку на транзисторах
Учёные создали на основе графена миниатюрный транзистор, работающий при комнатной температуре, и попутно…
25 апреля 14:04
Оба лауреата — бывшие советские ученые, выпускники МФТИ. Андрей Гейм родился в 1958 году в Сочи, защитил диссертацию в Институте физики твердого тела АН СССР. Работал научным сотрудником в Черноголовке, потом эмигрировал за границу, где трудился в университетах Ноттингема, Копенгагена и Неймегена. С 2001 года работает в английском Манчестере. В настоящее время Гейм, который теперь носит имя Андре, возглавляет Манчестерский центр по «мезонауке и нанотехнологиям», а также отдел физики конденсированного состояния.
Андре Гейм — подданный Нидерландов, в то время как его коллега и второй лауреат Нобеля-2010 Константин Новоселов имеет российское и британское подданство.
Новоселов родился в 1974 году в Нижнем Тагиле. После окончания МФТИ он несколько лет проработал в Черноголовке, после чего уехал в Университет Неймегена, где защитил диссертацию.
Химики придумали наноуменьшитель
Размеры наноэлектроники подошли к пределу. Дальше все будет собираться само по себе из отдельных молекул…
19 августа 16:09
Нобелевскую премию Гейм и Новоселов получили «За новаторские эксперименты, касающиеся двумерного материала графена». На двоих ученые получат 1,5 млн долларов (10 млн шведских крон).
Выступая по телефону на пресс-конференции, Гейм заявил, что не ожидал получения премии. «Мой план на сегодня — пойти на офис и закончить работу с бумагами, которую я еще не успел сделать», — приводит Reuters слова Гейма.
Графен — одна из форм (так называемых аллотропных модификаций), в которых может существовать углерод, пожалуй, самая экзотическая. Более известные — собственно, графит (из которого состоят грифели карандашей), алмаз, карбин (модификация с цепочечным строением молекул) и фуллерен (получивший в научной среде прозвище «футбольный мяч» за свою структуру). Графен представляет собой сверхтонкие (толщиной в один атом) слои из атомов углерода, связанные в гексагональную (состоящую из шестиугольников с общими сторонами) структуру.
Как материал — новый и современный — он является самым тонким и одновременно самым прочным. Кроме того, он обладает проводящими свойствами, характерными для таких металлов, как медь. По теплопроводности он превосходит все известные на сегодняшний день материалы. Двумерные слои графена почти прозрачные, однако настолько плотные, что даже самые маленькие молекулы (например, одноатомные молекулы благородного газа гелия) не могут пройти сквозь слой.
Графен — еще одно проявление уникальных химических свойств углерода, благодаря которым, в частности, на нашей планете существует все живое.
Темная энергия «Нобеля»
В Стокгольме начинается нобелевская неделя. В списке номинантов на получение престижной премии в области науки…
04 октября 11:04
Теоретическое исследование графена началось задолго до получения реальных образцов материала, поскольку графен является базой для построения трехмерного кристалла обычного графита. Однако получить графен экспериментально не удавалось.
Интерес к нему возродился после открытия углеродных нанотрубок, представляющих собой фактически свернутый в цилиндр монослой.
Попытки получения графена, прикрепленного к другому материалу (ранее было показано теоретически, что свободную идеальную двумерную пленку получить невозможно из-за нестабильности относительно сворачивания или скручивания), начались с экспериментов, использующих простой карандаш, и продолжились с использованием атомно-силового микроскопа для механического удаления слоев графита, но не достигли успеха.
Однако в 2004 году Новоселов и Гейм опубликовали в журнале Science работу, где сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния. Таким образом, стабилизация двумерной плёнки достигалась благодаря наличию связи с тонким слоем диэлектрика SiO2.
Метод «отшелушивания» является довольно простым и гибким, поскольку позволяет работать со всеми слоистыми кристаллами, то есть теми материалами, которые представляются как слабо (по сравнению с силами в плоскости) связанные слои двумерных кристаллов.
После этого ученым удалось таким же способом получить двумерные кристаллы BN, MoS2, NbSe2, Bi2Sr2CaCu2Ox.
Фактически открытие графена привело к созданию целого класса принципиально новых двумерных материалов с уникальными свойствами.
Квантовая физика развивает теорию таких объектов, а их практические применения обещают быть поистине впечатляющими. Материалы на основе графена могут перевернуть мир электроники: в частности, ученые предполагают, что графеновые транзисторы будут работать на порядки быстрее, чем современная кремниевая техника. Графен можно использовать для производства прозрачных сенсорных экранов, световых панелей или даже солнечных батарей. В смеси с пластиками графен дает возможность создавать композитные проводящие материалы, более устойчивые к действию высоких температур. Прочность графена позволяет конструировать новые механически устойчивые материалы, сверхтонкие, эластичные и легкие. В будущем из композитных материалов на основе графена, возможно, будут делать спутники, самолеты и автомобили.
Интересно, что в 2000 году Андре Гейм стал лауреатом Шнобелевской премии с формулировкой «За использование магнитов для подвешивания (левитации) лягушки». В научной среде ходят слухи, что после этих опытов лягушка выжила и даже дала потомство.
Эксперты из Thompson Reuters вновь не угадали лауреата Нобелевской премии.
Накануне они предполагали, что премией отметят астрономов, открывших противоречащий фундаментальному закону Хаббла феномен ускоряющегося расширения Вселенной, а также роль темной энергии в нем. Поэтому звонка от Нобелевского комитета могли ждать Сол Перлмуттер из Университета Калифорнии в Беркли, Адам Райес из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе и Брайан Шмидт из Австралийского национального университета. Вторым основным претендентом на премию считалась научная группа космического аппарата WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, NASA), предназначенного для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва в момент зарождения Вселенной.
В качестве возможных лауреатов назывались Чарльз Беннет (NASA и Университет Джона Хопкинса, Мэриленд), а также Лиман Пейдж и Дэвид Шпергель из Принстонского университета (Нью-Джерси). Последние в этом году стали лауреатами молодой, но довольно престижной премии Шоу по астрономии.
Среди отечественных деятелей науки и культуры самыми успешными в плане получения Нобелевских премий являются именно физики.
Они получали столь престижную награду шесть раз, а всего лауреатами стали девять человек. В 1958 году премию получили Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк «за открытие и интерпретацию эффекта Черенкова». Через четыре года лауреатом стал Лев Ландау «за пионерские теории в области физики конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия». Еще через два года Нобелевский комитет отметил Николая Басова и Александра Прохорова «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на мазерно-лазерном принципе».
В 1978 году Петр Капица получил награду «за основополагающие изобретения и открытия в области физики низких температур». В 2000 году лауреатом стал Жорес Алферов «за разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной и оптической электронике». И, наконец, последняя на данный момент российская Нобелевская премия досталась в 2003 году Алексею Абрикосову и Виталию Гинзбургу «за пионерский вклад в теорию сверхпроводимости и сверхтекучести».
Графен: история, споры и Нобелевская премия
Графен, широко разрекламированная двумерная матрица атомов углерода, расположенных в сотовой решетке, является самым легким, самым прочным и самым тонким материалом, известным человеку, а также лучшим проводником тепла и электричества. когда-либо обнаруженных — и на этом список не заканчивается. Графен является предметом неустанных исследований, и считается, что он может революционизировать целые отрасли, поскольку исследователи выдвигают гипотезы о многих потенциальных материалах и приложениях на основе графена.
Ажиотаж вокруг графена резко возрос после того, как сэр Андрей Гейм и сэр Костя Новоселов были удостоены Нобелевской премии по физике 2010 года «за новаторские эксперименты с двумерным графеном». Гейм и Новоселов извлекли графен из графита методом «скотча», чтобы получить кусок графена (или углерода) толщиной в один атом.
Несмотря на то, что получение престижной премии, безусловно, является впечатляющим достижением, графен уже не в первый раз оказывается в центре внимания ученых. Графен имеет долгую историю и, по сути, уже был известен с девятнадцатого века. Английский химик Бенджамин Коллинз Броуди еще в 1859 году обнаружил многослойную природу термически восстановленного оксида графита.сообщив об атомном весе графита в Philosophical Transactions Лондонского королевского общества в том же году. С тех пор было проведено много дополнительных исследований графена, и хорошим примером является работа П. Р. Уоллеса 1947 года — он предсказал электронную структуру и отметил линейный закон дисперсии.
Позже, в 1962 году, Бём и его коллеги опубликовали подробности своей работы над графитовыми чешуйками. Они выделили и идентифицировали отдельные листы графена с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеновской дифракции в 1961. Термин «графен» впервые был использован в 1987 году для описания отдельных листов графита, а также в ранних описаниях углеродных нанотрубок. В начале 1970-х химики выяснили, как осаждать углерод в монослоях графена на другие материалы.
Андрей Гейм, Константин Новоселов и их сотрудники из Манчестерского университета (Великобритания) и Института технологий микроэлектроники в Черноголовке (Россия) представили свои результаты по графеновым структурам в октябре 2004 года в статье, в которой описывались изготовление, идентификация и характеристика графена с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Они использовали простой метод механического расслоения для извлечения тонких слоев графита из кристалла графита с помощью скотча, а затем перенесли эти слои на кремниевую подложку.
Кроме того, им удалось сформировать образцы, содержащие всего несколько слоев графена, в виде стержня Холла и подключить к нему электроды.
Было слышно много голосов вокруг решения Нобелевского комитета присудить премию 2004 года, связанную с графеном, и разгорелись споры по поводу истории этой области. Несколько ученых заявили о фактических ошибках в рассуждениях Нобелевского комитета, когда они были опубликованы, а веб-сайт впоследствии был обновлен. Другие предположили, что награда была преждевременной и что, возможно, в премию должны были быть включены работы других ученых. Некоторые исследователи указывали на аналогичные или конкурирующие достижения, которые предшествовали Нобелевской работе.
Однако Нобелевский комитет присудил награду за новаторские эксперименты, а не за «открытие» графена. Более того, многие отмечали, что именно автономный характер нобелевского графена (в отличие от поддерживаемых и склеенных листов в более ранних работах) сделал его достойным награды.
В лекции Гейма, посвященной Нобелевской премии, он предполагает, что его и Новоселова статья 2004 года ознаменовала собой первый случай, когда один атомный слой углерода был выделен совершенно недвусмысленным образом, и повторяет известное предположение о том, что до этого были какие-то причины думать, что графен может быть нестабильным (до 2004 г. некоторые предполагали, что графен не существует в свободном состоянии и считался нестабильным). Вероятно, именно поэтому выделение графена заняло так много времени, говорит он. Бем, упомянутый выше ученый, участвовавший в исследованиях графена, сказал, что, по его мнению, Нобелевский комитет не проявил должной осмотрительности при принятии такого решения. Но тем не менее он считает, что награда может быть оправдана электронными измерениями Гейма и Новоселова на графене. По его словам, это были, безусловно, новые методы, по большей части с неожиданными результатами.
Несмотря на запутанную историю, графен — это удивительный материал, который подает большие надежды и постепенно становится реальностью, поскольку компании и исследователи неустанно работают над разработкой методов производства, использования и применения графена в повседневных продуктах.
Теги:
Графен-Инфо
Опубликовано: 16 марта 2017 г. Рон Мертенс
«Чудо-материал»: как графен изменит мир
В 2010 году Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике «за новаторские эксперименты с двумерным материалом графеном». Константин Новоселов примет участие в 69-й -й -й встрече лауреатов Нобелевской премии в Линдау следующим летом. Узнайте больше о многих способах, которыми «чудо-материал» графен может улучшить нашу жизнь, и о том, какие препятствия необходимо преодолеть для этого.
«Чудо-материал»
С момента создания в 2004 году группой исследователей из Манчестерского университета под руководством Андрея Гейма и Константина Новоселова графен стал одним из самых многообещающих наноматериалов благодаря своему уникальному сочетанию характеристики. До революционного открытия ученые думали, что двумерные кристаллические материалы не могут существовать из-за термодинамической нестабильности.
Примечательно, что с помощью обычного скотча Гейму и Новоселову удалось изолировать однослойный графен от куска графита. По сей день механическое расслоение является самым простым способом производства чешуек графена, хотя более поздние методы позволяют получать графен с меньшим количеством примесей. За свою работу Гейм и Новоселов были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010 г.
Андрей Гейм и Константин Новоселов, лауреаты Нобелевской премии по физике 2010 года, фото для серии «Нобелевские лауреаты в портрете». © Peter Значок/опечатки 1 в кооперативе. с Lindau Nobel Laureate Meetings
Сотовая решетка, состоящая из одного слоя атомов углерода, кажется хрупкой; однако графен определенно не подходит под это описание. Это не только самый тонкий материал (0,345 нанометра), но и самый прочный — в 200 раз прочнее стали. На этом замечательные механические свойства графена не заканчиваются. Например, графен также эластичен и легок (0,77 миллиграмма на квадратный метр), а это значит, что вам понадобится всего один грамм графена, чтобы покрыть все футбольное поле.
Таким образом, графен может стать незаменимым компонентом в композитах или покрытиях для всего, от самолетов и космических кораблей до зданий.
Графен также является отличным электрическим и тепловым проводником благодаря своей кристаллической и ленточной структуре. Даже при комнатной температуре «чудо-материал» представляет собой полуметалл с нулевым перекрытием и замечательной подвижностью электронов. Это делает его многообещающим материалом для гибкой электроники, солнечных элементов, аккумуляторов и высокоскоростных транзисторов, которые имеют очень практическое применение.
Вот лишь несколько способов, которыми исследователи со всего мира планируют использовать графен для обогащения и улучшения нашей жизни.
Графен обладает замечательными свойствами: это не только самый тонкий, но и самый прочный материал, он эластичен и легок, является отличным проводником электричества и тепла. © iStock/BONNINSTUDIO
Energy
Графен готов стать центральным компонентом энергетической инфраструктуры.
Например, одно важное приложение — это то, с чем вы, вероятно, взаимодействуете ежедневно: ваш телефон. Исследователи из Северо-Западного университета экспериментировали с электродами на основе графена для литий-ионных аккумуляторов, которые могли бы позволить телефонам удерживать заряд в десять раз дольше и заряжаться в десять раз быстрее, чем современные технологии. В другом месте, в Австралии, исследователи из Университета RMIT разработали электрод на основе графена для суперконденсаторов, который может увеличить текущее накопление солнечной энергии на поразительные 3000%. Кстати говоря, поскольку он переносит заряд намного быстрее, чем большинство других материалов, графен также может стать незаменимым материалом для ультратонких, гибких и недорогих солнечных элементов (после того, как будет решена проблема короткого времени жизни графена). Многофункциональные графеновые маты также могут оказаться полезными для каталитических систем топливных элементов.
Электроника
Многие считают, что графен заменит кремний в компьютерных чипах, поскольку заряд может проходить через двумерный материал быстрее, чем через кремний.
По оценкам, графен однажды может обеспечить терагерцовые вычисления — компьютеры, которые в 1000 раз быстрее, чем сегодня. Однако для того, чтобы графен можно было использовать в транзисторах, его нужно легировать примесями, потому что у него нет необходимой ширины запрещенной зоны — он слишком хорош в качестве проводника в чистом виде. Другие исследовательские группы думают о приложении магнитного поля к графеновым лентам, чтобы изменить сопротивление тока, протекающего через них. Подобно клапану, контролирующему поток воды через трубу, транзисторы действуют как выключатели для включения и выключения электричества. Хотя графеновый транзистор еще не готов, исследовательские группы по всему миру стремятся к этой цели, так что переизобретение вычислений может быть лишь вопросом времени.
Австралийские исследователи изобрели электрод на основе графена для суперконденсаторов, который может увеличить текущее накопление солнечной энергии на поразительные 3000%. © Графен Флагман.
Окружающая среда
Сегодня каждый девятый человек не имеет доступа к безопасной воде и каждый третий человек не имеет доступа к туалету. Чтобы восполнить пробел, ученые из австралийского исследовательского центра CSIRO использовали графен для создания простой системы фильтрации, которая позволяет молекулам воды проходить через наноканалы на поверхности мембраны, останавливая при этом загрязняющие вещества с более крупными молекулами. Между тем исследователи из Массачусетского технологического института говорят , что графен может обеспечить революционный способ превращения соленой воды в чистую питьевую воду.
В 2013 году китайские исследователи объявили, что разработали самый легкий из когда-либо существовавших материалов — губчатый материал, полученный путем сплавления высушенного вымораживанием углерода с оксидом графена. Губка на основе графена, получившая название Graphene Aerogel, весит всего 0,16 миллиграмма на кубический сантиметр и способна поглощать масло в количестве, в 900 раз превышающем его собственный вес.
В будущем такие губки могут оказаться незаменимыми для очистки разливов нефти.
Взгляд в будущее
Вся эта шумиха оправдана? Свойства графена действительно замечательны и универсальны, но все еще есть некоторые проблемы, которые необходимо решить, прежде чем материал войдет в жизнь потребителей. Скорость прогресса, на которую может рассчитывать технология на основе графена, напрямую связана с производством. Для некоторых приложений требуется однослойный графен с как можно меньшим количеством примесей, но в настоящее время наиболее эффективные методы (механическое расслоение и химическое осаждение из паровой фазы) недостаточно рентабельны, чтобы их можно было масштабировать. Тем не менее, производство графеновых чешуек (многослойных или многослойных) начало развиваться, а это означает, что менее требовательные приложения могут вскоре вывести на рынок свои продукты на основе графена во все большем количестве.
Хотя с момента первого выделения графена прошло пятнадцать лет, этот материал все еще находится в «детском возрасте». Большинство компонентов вашего смартфона, от микропроцессора до сенсорного экрана, были впервые изобретены в 1960-х годах или ранее, но потребовалось много десятилетий, прежде чем технология стала достаточно зрелой, чтобы перейти на потребительский рынок. Во многих отношениях исследования графена развиваются с поразительной скоростью по сравнению с другими новыми материалами. Например, в настоящее время насчитывается около 60 000 патентов, связанных с графеном, половина из которых была подана за последние три года.
Инвестиции в исследования и разработки графена также растут по экспоненциальной кривой. Например, Европейская комиссия запустила инициативу Graphene Flagship, целью которой является объединение «академических и промышленных исследователей, чтобы перенести графен из области академических лабораторий в европейское общество в течение 10 лет». Консорциум с бюджетом в 1 миллиард евро состоит из более чем 150 академических и промышленных исследовательских групп в 23 странах.